DE3343382C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung der Differenz der Anzahl der Umdrehungen von wenigstens zwei Wellen, Rollen od. dgl. zwischen wenigstens zwei Meßzeitpunkten, insbesondere für die Ermittlung des Streckgrades eines über hintereinander geschaltete Wellen oder Rollen geführten draht- oder bandförmigen Materials, bei welchem die Wellen, Rollen od. dgl. mit einem Impulsgeber ausgestattet sind und die Impulse verschiedener Wellen, Rollen od. dgl. gesondert gezählt und voneinander subtrahiert werden, sowie auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens. Weiters bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Steuerung des Bandzuges in einer Biegestreckrichtanlage unter Verwendung des eingangs genannten Meßverfahrens.

In Biegestreckrichtanlagen sollen Bänder in jeder Betriebsphase um einen bestimmten Prozentsatz gestreckt werden. Dazu ist eine möglichst kontinuierliche, rasche und genaue Erfassung der aktuellen Längung des Bandes und eine schnelle Ausregelung von Abweichungen notwendig. Diese Messung und Regelung soll auch in Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsphasen und bei verschiedenen Geschwindigkeiten mit gleicher Genauigkeit funktionieren.

Im Rahmen der Meß- und Regelanlagen für die Regelung des Streckgrades von Biegestreckrichtanlagen sind Meßverfahren, bei welchen die Drehzahl von voneinander verschiedenen Wellen durch Bestimmung von Impulsen und Zählung derselben ermittelt wird, bereits vorgeschlagen worden. Die bekannten Regeleinrichtungen beinhalten am Einlauf und am Auslauf angebrachte Meßräder mit angebauten Impulsgebern und es wird auf diese Weise die einlaufende und auslaufende Bandlänge gemessen und die prozentuelle Differenz S gebildet.

Um den Wert S mit vernünftigem technischen Aufwand zu berechnen, wird die Einlaufimpulszahl oder Referenzzahl als ganzzahlige Potenz von 10 eingestellt.

Da die Meßzeit umgekehrt proportional zur Straßengeschwindigkeit und zur eingestellten Referenzzahl ist, ergibt sich bei großen Referenzzahlen eine zu lange Meßzeit und bei kleinen Referenzzahlen eine ungenügende Meßgenauigkeit.

Als Regler werden übliche elektronische Einzelregler eingesetzt, die entsprechend dem schwächsten Band und der maximal zulässigen Regelabweichung in der Größe begrenzte Zugkraftänderungen im Zyklus der Messung an das Stellglied ausgeben. Als Stellglieder kommen Ventile für Hydraulikmotoren, Regeleinrichtungen für Elektromotoren od. dgl. in Frage.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, die Totzeiten, insbesondere wenn die Impulszahl zu klein ist, zu verringern und auch während der Beschleunigungs- und Verzögerungsphase und bei niedriger Straßengeschwindigkeit den vorgegebenen Streckgrad ausreichend schnell und genau regelbar zu machen.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß zusätzlich zu der Differenz der Zahl der Impulse die Phasenlage der Impulsreihen zu voneinander verschiedenen Meßzeitpunkten ermittelt wird und ein Korrekturglied für die Zahl der Impulse gebildet wird, wobei der erste Meßzyklus nach Beginn der Zählung zur Bestimmung der Phasenlage herangezogen wird. Im Rahmen einer Einrichtung zur Regelung des Streckgrades wird somit wiederum ein Meßteil, bestehend aus zwei Meßrädern mit angebauten Impulsgebern, die am Ein- und Auslauf der Anlage angebracht sind, verwendet. Zur Ermittlung des Streckgrades werden das Verhältnis von Referenzzahl und Auslaufimpulszahl, das Verhältnis von Gesamtimpuls- und Restimpulslänge sowie die Phasenverschiebung der beiden Impulsreihen verwendet. Dadurch, daß der erste Meßzyklus nach Beginn der Zählung zur Bestimmung der Phasenlage herangezogen wird, werden bereits zu einem frühen Zeitpunkt Korrektursignale erhalten.

Die Referenzzahl wird geschwindigkeitsabhängig geändert, um die Meßzeiten kleiner als die Totzeiten der Stellglieder zu halten. Vor allem die Bestimmung der Phasenverschiebung erlaubt hierbei bereits wesentlich früher die Ermittlung von Korrektursignalen und es läßt sich damit eine raschere Regelung durchführen.

In besonders vorteilhafter Weise wird das erfindungsgemäße Verfahren hierbei so durchgeführt, daß mit Beginn der Messung ein Oszillator mit gegenüber der Frequenz der Impulse höherer Frequenz zugeschaltet wird, daß die Zahl der Schwingungen dieses Oszillators zwischen gleichsinnigen Impulsflanken der beiden Impulsreihen am Beginn der Messung gemessen und gespeichert wird, daß die Zahl der Schwingungen dieses Oszillators für die Dauer einer Impulsperiode ermittelt wird, daß die Zahl der Schwingungen dieses Oszillators zwischen gleichsinnigen Impulsflanken der beiden Impulsreihen zu einem nachfolgenden Meßzeitpunkt neuerlich gemessen wird, und daß aus der Differenz der zu verschiedenen Meßzeitpunkten gemessenen Zahl der Schwingungen des Oszillators bezogen auf die Zahl der Schwingungen für eine Impulsperiode die Phasenlage ermittelt wird.

Die Regelung kann im Rahmen eines übergeordneten Steuerverfahrens eingesetzt werden, wobei im Regelteil eine Kennlinie aufgenommen wird, die einen Zusammenhang zwischen Streckgrad und Stellgröße bei konstanter Straßengeschwindigkeit für das zu streckende Band darstellt. Durch Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgänge und unterschiedliche Straßengeschwindigkeiten entstehen Streckgradschwankungen, die nach einer anlagenabhängigen Kennlinie kompensiert werden.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern des Bandzuges in einer Biegestreckrichtanlage zur Erzielung einer vorgegebenen Bandlängung wird hierbei so vorgegangen, daß der Bandzug bei zunehmender Bandgeschwindigkeit erhöht und bei Verringerung der Bandgeschwindigkeit erniedrigt wird. Hierbei können durch die Approximation des Dehnungsverhaltens eines Bandes mittels einer Geraden und der Korrektur der Steigung dieser Geraden durch die Ermittlung des Geschwindigkeitseinflusses bei der Regelung des Streckgrades in Biegestreckrichtanlagen PI-Regler eingesetzt werden. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn bei der Berechnung der neuen Stellgröße die zu erwartende Straßengeschwindigkeit berücksichtigt wird.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Meß- und Steuerverfahrens bevorzugte Schaltungsanordnung weist wenigstens je einen einer ersten und einer zweiten Welle, Rolle od. dgl. zugeordneten Impulsgeber auf, wobei mit jedem Impulsgeber wenigstens ein Zähler verbunden ist, sowie eine Steuer- und Verarbeitungsschaltung für die Ablaufsteuerung und für die Verarbeitung der Zählersignale. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist hierbei dadurch gekennzeichnet, daß an einen eine gegenüber der Folgefrequenz der Geberimpulse höhere Frequenz aufweisenden Oszillator über ein während einer Periodendauer des Pulses des zweiten Impulsgebers geöffnetes Gatter ein dritter Zähler und über ein vom Ende einer Meßperiode bis zum nächstfolgenden Impuls des zweiten Impulsgebers geöffnetes Gatter ein vierter Zähler angeschlossen sind, deren Ausgänge mit einer in der Steuer- und Verarbeitungsschaltung enthaltenen Rechenschaltung zur Ermittlung des Korrekturgliedes als Bruchteil der Pulsperiodendauer verbunden sind.

Der Meßteil besteht somit aus den Meßrädern, den daran angebauten hochauflösenden Gebern, Lichtleitern bzw. Koaxialkabeln zur Impulsübertragung, einer Steuerung für die Zähler und den Zählern. Im einzelnen können hierbei fünf Zähler Z 1 bis Z 5 vorgesehen sein, welche die nachfolgende Bestimmung erfüllen.

• Z 1 für die Messung der einlaufenden Bandlänge (Referenzzahl)
  Z 2 für die Messung der auslaufenden Bandlänge
  Z 3 für die Messung einer Impulslänge (Periode)
  Z 4 für die Messung der Phasenverschiebung der Impulsreihen
  Z 5 für die Messung der Straßengeschwindigkeit

Der Streckgrad wird nach folgender Formel berechnet:

wobei

Sder Streckgrad in %Z 1der ReferenzwertZ 2der Wert der ausgelaufenen Bandlänge beim ReferenzwertZ 3 n-1der Wert der Impulsperiode beim Referenzwert zum Zeitpunkt tn-1Z 4 n-1der Wert der Phasenverschiebung am Beginn des Meßzyklus tn Z 3 nder Wert der Impulsperiode beim Referenzwert am Ende des Meßzyklus zum Zeitpunkt tn Z 4 nder Wert der Phasenverschiebung am Ende des Meßzyklus tn

ist.

Bei Gleichheit von Einlaufimpulszahl und Referenzwert werden die Zählerstände der Zähler 1 bis 4 vom Auswertegerät übernommen und der Streckgradistwert nach obiger Formel berechnet. Damit wird die benötigte Genauigkeit bei jedem Referenzwert und bei jeder Straßengeschwindigkeit erreicht, wobei der Meßzyklus durch Referenzwertumschaltung annähernd konstant gehalten wird.

Um bei allen Straßengeschwindigkeiten bei annähernd konstantem Meßzyklus die geforderte Genauigkeit zu erreichen, ist es notwendig, den Restimpuls des Auslaufgebers bei Gleichheit von Einlaufimpulszahl und Referenzwert sowie die Phasenverschiebung der Impulsreihen zu messen.

Zu diesem Zweck werden bei Gleichheit von Einlaufimpulszahl und Referenzwert hochfrequente Oszillatorimpulse so lange in den Zähler Z 4 gezählt, bis der nächste Auslaufgeberimpuls den Restimpuls abschließt.

Im Zähler Z 3 werden die Impulse desselben Oszillators während der nächsten Periode des Auslaufgeberimpulses eingezählt und die Periodendauer eines Impulses festgestellt.

Da man davon ausgehen kann, daß sich zwei aufeinanderfolgende Geberimpulsperioden in der Länge kaum unterscheiden und auch Änderungen der Straßengeschwindigkeit auf Grund der geringen Beschleunigungs- und Verzögerungswerte keine Änderung der Längen zweier aufeinanderfolgender Impulse bewirken, ergibt die Differenz der Zählerstände Z 3-Z 4 die Länge des Restimpulses und gleichzeitig die Phasenverschiebung der beiden Impulsreihen für den nächsten Meßzyklus.

Dieser Restimpuls wird im Zählerstand Z 2, der die ganzen Impulse des ausgelaufenen Bandes vom Beginn der Messung bis zur Gleichheit von Einlaufimpulszahl und Referenzwert beinhaltet, subtrahiert und die Phasenverschiebung (vom Beginn des Meßzyklus) addiert.

Damit wurde die innerhalb eines Meßzyklus tatsächlich ein- und ausgelaufene Bandlänge erfaßt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sowie an Hand schematischer Diagramme näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt Fig. 1 den typischen Verlauf des Streckgrades in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit bei verschiedenen konstanten Zügen und Bändern, Fig. 2 den typischen Verlauf des Streckgrades verschiedener Bänder mit dem Zug bei konstanten Geschwindigkeiten, Fig. 3 den Bandkennlinienverlauf, wie er im Zusammenhang mit einer Streckgradsteuerung verwendet werden kann, Fig. 4 eine schematische Darstellung des Meßprinzips und Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung für die Drehzahlmessungen.

Während die bisher verwendeten Regelungen vom Prinzip her reine I-Regler (eventuell mit Strukturumschaltung auf Grund der Soll-Istdifferenz) waren, ist die beschriebene Regelung ein PI- Regler, der mit den im folgenden beschriebenen Verfahren den band- und geschwindigkeitsabhängigen Zugkraftanteil automatisch bestimmt.

Der geschwindigkeitsabhängige Zugkraftanteil ist weitgehend anlagenbedingt (Verluste mit zunehmender Geschwindigkeit, Geometrieänderungen in der Zone der Streckwalzen) und kaum materialabhängig. Er kann mit einer Geraden, die auf einen minimalen Zug, der die elastische Dehnung aufhebt, normiert ist und in der Folge Geschwindigkeitsgerade genannt wird, angenähert werden. Die Neigung der Geschwindigkeitsgeraden ist anlagenspezifisch. Für das Regeln des Streckgrades während Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen wird der geschwindigkeitsabhängige Zugkraft-Anteil laufend angeglichen bzw. für die Berechnung der nächsten Stellgröße vorausberechnet.

Fig. 1 zeigt den typischen Verlauf des Streckgrades mit der Geschwindigkeit.

Die geschwindigkeitsabhängige Streckgradänderung wird mit ausreichender Genauigkeit wie folgt ermittelt:

Aus einem Tachometersignal, dessen Ausgangssignal der momentanen Straßengeschwindigkeit proportional ist, wird ermittelt, ob sich die Bandgeschwindigkeit zwischen zwei Meßzyklen geändert hat.

War die Bandgeschwindigkeit zum Zeitpunkt tn-1 kleiner als die Bandgeschwindigkeit tn, so wurde die Straße beschleunigt. Analog wird die Verzögerung bzw. die konstante Geschwindigkeit ermittelt.

Abhängig von der Erkenntnis, ob beschleunigt, gebremst oder mit konstanter Straßengeschwindigkeit gefahren wird, wird angenommen, daß dieser Zustand bis zum nächsten Meßzyklus tn+1 gilt.

Somit kann die zu erwartende Geschwindigkeit beim Meßzyklus tn+1

errechnet werden.
Hiebei ist:

Δ v die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Meßpunkt tn und Meßpunkt tn+1 v _tn die Geschwindigkeit beim Meßzyklus tn (Aktuelle Messung) v _tn+1 die zu erwartende Geschwindigkeit beim Meßzyklus tn+1 (Abschluß der nächsten Messung) s der Weg zwischen zwei Meßzyklen (entspricht dem Referenzwert oder der Einlaufimpulszahl) a die Beschleunigung in m/s² K der Umrechnungsfaktor für die Einlaufimpulszahl in m

Die durch dieses Verfahren entstehenden Fehler (Überschwingen) bei Änderung der Geschwindigkeit können auf Grund der meist geringen Beschleunigungswerte in derartigen Anlagen vernachlässigt werden.

Im nächsten Schritt wird die Geschwindigkeitsdifferenz Δ v mit einer anlagenabhängigen, empirisch ermittelten Konstanten Kvanl multipliziert.

Hiermit ergibt sich die durch die Geschwindigkeitsänderung zu erwartende Änderung des Streckgrades Ekorr.

Ekorr = Δ v · Kvanl

Da die Rampen für Beschleunigung bzw. Verzögerung nicht gleich sein müssen, kann es erforderlich sein, für Beschleunigung und Verzögerung die Konstanten Kvanlb bzw. Kvanlv zur Ermittlung von Ekorr einzusetzen.

Der nach diesem Verfahren gefundene Wert Ekorr wird in der Folge entsprechend Beschleunigung oder Verzögerung zur Korrektur der Regelabweichung Δ E des Streckgrades und damit zur Ermittlung der Stellgröße verwendet.

Der bandabhängige Zugkraft-Anteil ist abhängig von Querschnitt, Qualität und Dicke des Bandes (Fig. 2). Für die Bestimmung des bandabhängigen Zugkraft-Anteiles, im folgenden Bandkennlinie genannt, wird folgender Ablauf verwendet (Fig. 3):

Das Stellglied wird mit einem Sollwert P 1 beaufschlagt, der einem Streckgrad E 1 entspricht, der mit Sicherheit auch beim schwächsten Band keinen Bandriß bzw. Einschnürungen hervorruft. Nach Ablauf einer anlagenspezifischen, der Größe des Regelsprunges entsprechenden variablen Totzeit werden der erreichte Streckgrad E 1 und die Geschwindigkeit V 1 gemessen.

Abhängig von der Größe des erreichten Streckgrades E 1 wird die Stellgröße nochmals definiert auf den Wert P 2 verändert und nach Ablauf der Totzeit Streckgrad E 2 und Geschwindigkeit V 2 gemessen.

Wenn V 1 und V 2 gleich sind, also keine Beschleunigung oder Verzögerung stattfindet, wurde mit diesem Verfahren eine Gerade durch die Punkte P 1/E 1 und P 2/E 2 bestimmt, die durch ihre Steigung b den bandabhängigen Zugkraft-Anteil für die Geschwindigkeit V 1 (V 2) beschreibt.

In der Folge erlaubt diese Gerade die Berechnung des für den Sollwert E 3 erforderlichen Zuges P 3. Liegen die beiden Meßwerte E 1 und E 2 so eng beisammen, daß die Bandkennlinie nicht bestimmt werden kann, erfolgt so lange eine Veränderung der Stellgröße in Richtung Streckgradsollwert mit dem bekannten Verfahren eines I-Reglers mit Strukturumschaltung in Abhängigkeit der Soll-Istdifferenz, bis die Aufnahme der Bandkennlinie gelungen ist.

Sind V 1 und V 2 unterschiedlich, d. h. wurde während der Aufnahme der Bandkennlinie beschleunigt oder gebremst, muß einer der Meßwerte mit der geschwindigkeitsabhängigen Streckgradänderung Ekorr korrigiert werden, da bei sehr starken Bändern bei Beschleunigung die Steigung der Bandkennlinie negativ werden kann bzw. durch die Geschwindigkeitsabhängigkeit bei Beschleunigung zu starke, bei Verzögerung zu schwache Bänder vorgetäuscht werden.

Zweckmäßigerweise wird der Meßwert korrigert, der bei einer Geschwindigkeit aufgenommen wurde, die am weitesten von der Momentangeschwindigkeit abweicht.

Erfahrungsgemäß ist bereits der zweite Meßwert für die Bestimmung der Bandkennlinie verwendbar, so daß die zusätzliche, langsame I-Regelung kaum zur Anwendung kommt, sondern nach dem beschriebenen Verfahren geregelt wird.

Da in Biegestreckrichtanlagen ohne kontinuierlichen Betrieb (d. h. ohne vorgeschalteten Bandspeicher) die Aufnahme der Bandkennlinie stets während der Beschleunigungsphase erfolgt, müssen die gemessenen Streckgradwerte E 1 und E 2 mit den Korrekturwerten für die Geschwindigkeiten V 1 und V 2 korrigiert werden, um die materialbezogene Bandkennlinie zu erhalten. Diese Korrektur entspricht einer Normierung der Bandkennlinie (in der Folge "geschwindigkeitskorrigierte Bandkennlinie" genannt) auf eine theoretische konstante Straßengeschwindigkeit V 1 oder V 2 und ergibt die Punkte E 1 v und E 2 v.

Die bei Beschleunigung bzw. Verzögerung von einem Meßzyklus zum nächsten auftretende Geschwindigkeitsänderung wird berechnet und damit, wie beschrieben, der zu erwartende Geschwindigkeitswert, die Geschwindigkeitsdifferenz, der Korrekturwert Ekorr und die Richtung der Geschwindigkeitsänderung ermittelt.

In Verbindung mit der materialbezogenen Bandkennlinie ergibt sich für die Regelung des Streckgrades folgende Beziehung:

P _tn+1 = (Δ E +/- Ekorr) · b + P _tn

wobei

P _tn der momentane Zug in der Anlage, P _tn+1 der für die Ausregelung der Streckgradabweichung, die für durch Änderungen der Bandeigenschaften oder durch Änderung der Anlagengeschwindigkeit hervorgerufen wurde, erforderliche Zug, Δ E die gemessene Abweichung von Streckgradsoll- und Streckgradistwert, Ekorr die durch Geschwindigkeitsänderung hervorgerufene Abweichung von Streckgradsoll- und Streckgradistwert, b die Steigung der materialbezogenen Bandkennlinie

ist.

Dieser Regelvorgang ist in Fig. 3 veranschaulicht. In Fig. 3 ist V 1<V 2<V 3. Aus der geschwindigkeitskorrigierten Bandkennlinie würde sich ohne Berücksichtigung der Änderung der Geschwindigkeit für E soll ein Zug P 4 ergeben. Da zwischenzeitlich eine Beschleunigung der Anlage erfolgte, ist Ekorr zu berücksichtigen und auf einer zur geschwindigkeitskorrigierten Bandkennlinie parallelen Bandkennlinie für die neue Geschwindigkeit ergibt sich der korrekte Wert P 3 für die gewünschte E soll. Wenn eine während der Beschleunigung der Anlage aufgenommene Bandkennlinie zu Grunde gelegt wird, ergibt sich bei P 5 ein zu hoher Streckgrad E 5.

Der Regelvorgang bei konstanter Geschwindigkeit unterscheidet sich vom Regeln während Beschleunigung und Verzögerung nur dadurch, daß bei der Berechnung der Stellgröße der Korrekturwert Ekorr nicht berücksichtigt wird.

Die bei Beschleunigung bzw. Verzögerung von einem Meßzyklus zum nächsten auftretende Geschwindigkeitsänderung wird berechnet und damit der zu erwartende Geschwindigkeitswert ermittelt.

Über die Neigung der Geschwindigkeitsgeraden wird ein Streckgradkorrekturwert Ekorr berechnet.

Mit der "geschwindigkeitskorrigierten Bandkennlinie" wird zuerst xxx auf Grund der Soll-Istdifferenz der auf die momentane Geschwindigkeit bezogene Zug P 3 berechnet, der dem bandabhängigen Zugkraft-Anteil entspricht. Bei Beschleunigung oder Verzögerung wird mit der Bandkennlinie und dem Streckgradkorrekturwert Ekorr der geschwindigkeitsabhängige Zugkraft-Anteil P 4 errechnet und zum bandabhängigen Zugkraft-Anteil P 3 addiert. Die Summe der beiden Zugkraft-Anteile ergibt die Stellgröße P 5.

Der Regelvorgang bei konstanter Geschwindigkeit unterscheidet sich vom Regeln während Beschleunigung und Verzögerung nur dadurch, daß zur Berechnung der Stellgröße ausschließlich die "geschwindigkeitskorrigierte Bandkennlinie" für die momentane Geschwindigkeit Verwendung findet.

In Fig. 4 sind die Impulse an der Einlauf- und der Auslaufseite der Anlage schematisch übereinander und in ihrer zeitlichen Zuordnung zueinander dargestellt. Der obere Kurvenzug gibt hierbei die Verhältnisse am Einlauf und der untere am Auslauf der Straße wieder. Der Streckgrad ergibt sich hierbei aus den Unterschieden der Impulszahlen am Ein- und am Auslauf, wobei zum Zwecke der Erhöhung der Genauigkeit die Phasenlage durch zusätzliche Berücksichtigung der Impulszahl eines eine wesentlich höhere Frequenz liefernden Oszillators berücksichtigt wird. Diese höherfrequenten Impulszüge sind mit Z 4 n-1, Z 3 n-1, Z 4 n und Z 3 n bezeichnet, wobei Z 4 n-1 den Wert der Phasenverschiebung am Beginn des Meßzyklus tn, Z 3 n-1 den Wert der Impulsperiode beim Referenzwert zum Zeitpunkt tn-1, Z 4 n den Wert der Phasenverschiebung am Ende des Meßzyklus tn und Z 3 n den Wert der Impulsperiode beim Referenzwert am Ende des Meßzyklus zum Zeitpunkt Tn darstellt. Der Meßzyklus wurde mit n bezeichnet. Die übrigen verwendeten Bezeichnungen weisen die im Zusammenhang mit der Berechnung des Streckgrades angegebene Bedeutung auf.

Der Streckgrad S nach dem Meßzyklus Sn gemittelt über den Meßzyklus n kann hierbei nach folgender Formel ermittelt werden.

Für diese Bestimmung des gemittelten Streckgrades ist der korrigierte Zählwert am Auslauf Z 2′ einzusetzen, welcher sich für den Meßzyklus n nach folgenden Formeln berechnet.

Auf Grund dieses korrigierten Zählwertes am Auslauf ergibt sich der über den Meßzyklus n gemittelte Streckgrad

wobei durch Substitution die eingangs angegebene Formel für die Berechnung des Streckgrades gemittelt über den Meßzyklus n erhalten werden kann.

Eine zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete, in Fig. 5 dargestellte bevorzugte Schaltungsanordnung weist einen Zähler Z 1 auf, der beim ersten Meßzyklus die Impulse eines Einlaufgebers 1 bis zur Gleichheit mit einem geschwindigkeitsabhängigen Referenzwert Z 1=Ref zählt. Bei Gleichheit von Einlaufimpulszahl und geschwindigkeitsabhängigem Referenzwert Z 1=Ref wird der Zählerstand eines Impulse eines Auslaufgebers 2 empfangenden Auslaufzählers Z 2 in einem Speicher Sp 2 gespeichert, ein Impulsspeicher, dessen Zweck noch erläutert werden wird, wird gelöscht und die Zähler Z 1, Z 3 und Z 4 sowie ein Flipflop SR 1 werden für die Bereitstellung der Zählerwerte (Daten bereit) gelöscht.

Gleichzeitig wird ein Flipflop SR 2 gesetzt und durch das Setzen eines Flipflops SR 4 ein Tor &4 freigegeben, wodurch mittels Oszillator OSZ der Zähler Z 4 so lange hochgezählt wird, bis die nächste entsprechende Flanke des Auslaufgeberimpulses über das Flipflop SR 4 das Tor &4 wieder sperrt. Damit ist die Restlänge des letzten Auslaufgeberimpulses gemessen.

Mit dem Rücksetzen von Flipflop SR 4 wird ein Flipflop SR 3 gesetzt und damit ein Tor &3 so lange geöffnet, bis die nächste entsprechende Flanke des Auslaufgeberimpulses das Flipflop SR 3 wieder rücksetzt. Während dieser Zeit, die der Periodenlänge eines Auslaufgeberimpulses entspricht, wird der Zähler Z 3 mit den Oszillatorimpulsen hochgezählt. Zeitverzögert über ein Zeitglied t 2 werden die Zählerstände Z 3 und Z 4 in den Speichern Sp 3 und Sp 4 abgespeichert und über das Flipflop SR 1 das Signal "Daten bereit" gesetzt.

Zeitverzögert über ein Zeitglied t 1 werden das Flipflop SR 2 und der Zähler Z 2 gelöscht. Die Zeitverzögerung ist so gewählt, daß der Löschvorgang innerhalb einer Periode des Auslaufgeberimpulses abgeschlossen ist. Damit während der Speicher- und Löschphase von Z 2 kein Auslaufgeberimpulse verloren gehen kann, wird der eine Auslaufgeberimpuls, der während dieser Zeit (bei gesetztem Flipflop SR 2) auftreten kann, über ein Tor &1 in einem Impulsspeicher abgelegt und durch Auslesen des Impulsspeichers im Zusammenwirken mit einem Tor &2 über eine Prüfschaltung 1 zum Zählerstand des Zählers Z 2 addiert.

Somit ist der erste Meßzyklus abgeschlossen und es können auf Grund der gespeicherten Zählerwerte die Phasenverschiebung der beiden Impulsreihen, die Restimpulslänge und der Streckgrad in einem geeigneten Auswertegerät, z. B. Mikrocomputer, Minicomputer, Auswertehardware usw. berechnet werden.

Erfindungsgemäß wird auch durch entsprechende Steuerung sichergestellt, daß der erste Meßzyklus nur zur Bestimmung der Phasenverschiebung der beiden Impulsreihen verwendet wird, da die Phasenverschiebung am Beginn des ersten Meßzyklus nicht bekannt ist und damit ein Meßfehler erwartet werden muß.

Die nächsten Messungen erfolgen nach dem beschriebenen Ablauf, wobei im Auswertegerät die Restimpulslänge am Beginn des Meßzyklus als Phasenverschiebung, die Restimpulslänge am Ende des Meßzyklus als Korrektur für die unzureichende Genauigkeit bei kleinen Referenzzahlen herangezogen werden.

Daneben wird die Straßengeschwindigkeit zyklisch mit einem Zähler Z 5 gemessen, dessen Zählimpulse vom Einlaufimpulsgeber 1 abgenommen werden. Die Öffnungszeit von Tor &5 und damit die Auflösung der Geschwindigkeitsmessung wird vom Auswertegerät vorgegeben. Am Ende jedes Meßzyklus wird der Zählerstand in einem Speicher Sp 5 durch einen Speicherbefehl festgehalten, der zeitverzögert über ein Zeitglied t 3 das Löschen des Zählers Z 5 bewirkt.

Die Ausgänge der Speicher Sp 2, Sp 3, Sp 4 und Sp 5 sind an einen gemeinsamen 16-Bit-Datenbus angeschlossen und das gesonderte Auslesen der einzelnen Speicherinhalte erfolgt durch Steuerung mit einem Zweibitsignal ("Freigabe Z 2-Z 5") über einen Decoder 4 aus 2.

Um einen annähernd konstanten Meßzyklus, der im Bereich der Totzeiten des Systems liegen soll, zu erreichen, muß der Referenzwert für den Zähler Z 1 geschwindigkeitsabhängig sein.

Ändert sich die Straßengeschwindigkeit, wird die Referenzzahl entsprechend umgeschaltet.

Abhängig von der Auflösung der Geschwindigkeitsmessung bzw. dem möglichen Bereich der Straßengeschwindigkeit kann jedem Geschwindigkeitswert eine Referenzzahl zugeordnet werden oder der Geschwindigkeitsbereich wird in Abschnitte unterteilt.

Bei einer Unterteilung der Geschwindigkeitsbereiche in Abschnitte wird zur Vermeidung von Schwingungen, die durch eine Straßengeschwindigkeit im Bereich eines Umschaltpunktes auftreten können, eine Hysterese eingebaut.

Claims (7)

1. Verfahren zur Ermittlung der Differenz der Anzahl der Umdrehungen von wenigstens zwei Wellen, Rollen od. dgl. zwischen wenigstens zwei Meßzeitpunkten für die Ermittlung des Streckgrades eines über hintereinander geschaltete Wellen oder Rollen geführten draht- oder bandförmigen Materials, bei welchem die Wellen, Rollen od. dgl. mit einem Impulsgeber ausgestattet sind und die Impulse verschiedener Wellen, Rollen od. dgl. gesondert gezählt und voneinander subtrahiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der Differenz der Zahl der Impulse die Phasenlage der Impulsreihen zu voneinander verschiedenen Meßzeitpunkten ermittelt wird und ein Korrekturglied für die Zahl der Impulse gebildet wird, wobei der erste Meßzyklus nach Beginn der Zählung zur Bestimmung der Phasenlage herangezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Beginn der Messung ein Oszillator mit gegenüber der Frequenz der Impulse höherer Frequenz zugeschaltet wird, daß die Zahl der Schwingungen dieses Oszillators zwischen gleichsinnigen Impulsflanken der beiden Impulsreihen am Beginn der Messung gemessen und gespeichert wird, daß die Zahl der Schwingungen dieses Oszillators für die Dauer einer Impulsperiode ermittelt wird, daß die Zahl der Schwingungen dieses Oszillators zwischen gleichsinnigen Impulsflanken der beiden Impulsreihen zu einem nachfolgenden Meßzeitpunkt neuerlich gemessen wird, und daß aus der Differenz der zu verschiedenen Meßzeitpunkten gemessenen Zahl der Schwingungen des Oszillators, bezogen auf die Zahl der Schwingungen für eine Impulsperiode, die Phasenlage ermittelt wird.

3. Schaltungsanordnung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens je ein einer ersten und einer zweiten Welle, Rolle od. dgl. zugeordneter Impulsgeber vorhanden ist, mit jedem Impulsgeber wenigstens ein Zähler verbunden ist sowie eine Steuer- und Verarbeitungsschaltung für die Ablaufsteuerung und für die Verarbeitung der Zählersignale vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an einen eine gegenüber der Folgefrequenz der Geberimpulse höhere Frequenz aufweisenden Oszillator (OSZ) über ein während einer Periodendauer des Pulses des zweiten Impulsgebers geöffnetes Gatter (&3) ein dritter Zähler (Z 3) und über ein vom Ende einer Meßperiode bis zum nächstfolgenden Impuls des zweiten Impulsgebers geöffnetes Gatter (&4) ein vierter Zähler (Z 4) angeschlossen sind, deren Ausgänge mit einer in der Steuer- und Verarbeitungsschaltung enthaltenen Rechenschaltung zur Ermittlung des Korrekturgliedes als Bruchteil der Pulsperiodendauer verbunden sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der an den ersten Impulsgeber angeschlossene erste Zähler (Z 1) mit einem Vergleicher (Z 1 = Ref) verbunden ist, der beim Erreichen eines als Referenzwert vorbestimmten Zählerstandes ein Signal an die Löscheingänge des ersten Zählers (Z 1), des dritten Zählers (Z 3) und des vierten Zählers (Z 4), über ein Verzögerungsglied (t 1) an den Löscheingang des zweiten Zählers (Z 2), an den Löscheingang eines dem zweiten Zähler (Z 2) vorgeschalteten Impulsspeichers, an den Setzeingang eines diesem vorgeschalteten Flipflops (SR 2), dessen Rückstelleingang an den Ausgang des Verzögerungsgliedes (t 1) angeschlossen ist, sowie an den Setzeingang eines dem vierten Zähler (Z 4) vorgeschalteten Flipflops (SR 4), dessen invertierter Ausgang mit dem Setzeingang eines dem dritten Zähler (Z 3) vorgeschalteten Flipflops (SR 3) verbunden ist, abgibt, wobei die Rückstelleingänge der beiden letztgenannten Flipflops (SR 3, SR 4) an den zweiten Impulsgeber angeschlossen sind, daß an den nichtinvertierten Ausgang des dem Impulsspeicher vorgeschalteten Flipflops (SR 2) und an den zweiten Impulsgeber einerseits ein UND-Gatter (&1) mit zwei nichtinvertierten Eingängen, dessen Ausgang mit dem Zähleingang des Impulsspeichers verbunden ist, und andererseits ein UND-Gatter (&2) mit einem invertierten bzw. einem nichtinvertierten Eingang angeschlossen sind, daß der Ausgang des letzteren UND-Gatters (&2) und der Ausgang des Impulsspeichers, dessen Auslese-Eingang mit dem nichtinvertierten Ausgang des diesem vorgeschalteten Flipflops (SR 2) verbunden ist, mit einer Prüfschaltung für eine Impulszahl 1 verbunden sind, an deren Ausgang der Zähleingang des zweiten Zählers (Z 2) angeschlossen ist, daß der nichtinvertierte Ausgang des dem dritten Zähler (Z 3) vorgeschalteten Flipflops (SR 3) und der Oszillator (OSZ) an die Eingänge des als UND-Gatter ausgebildeten Gatters für den Zähleingang des dritten Zählers (Z 3) und der nichtinvertierte Ausgang des dem vierten Zähler (Z 4) vorgeschalteten Flipflops (SR 4) und der Oszillator (OSZ) an die Eingänge des als UND-Gatter ausgebildeten Gatters (&4) für den Zähleingang des vierten Zählers (Z 4) angeschlossen sind.

5. Verfahren zum Steuern des Bandzuges in einer Biege-Streck-Richtanlage zur Erzielung einer vorgegebenen Bandlängung unter Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandzug bei zunehmender Bandgeschwindigkeit erhöht und bei Verringerung der Bandgeschwindigkeit erniedrigt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Approximation des Dehnungsverhaltens eines Bandes mittels einer Geraden und der Korrektur der Steigung dieser Geraden durch die Ermittlung des Geschwindigkeitseinflusses bei der Regelung des Streckgrades in Biegestreckrichtanlagen PI-Regler eingesetzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Berechnung der neuen Stellgröße die zu erwartende Straßengeschwindigkeit berücksichtigt wird.